平均平动动能_平均平动动能的总和_平均平动动能是什么(2)

理想气体的内能及其计算也是这一章的重点内容。理解内能的概念应明确两方面的意义。一是内能的微观本质，理想气体的内能就是组成气体的各个分子的各种形式的动能的总和，这也体现了能量的叠加性。二是内能这一宏观量的性质。内能是热力学状态的函数，其变化与过程无关。一定量的内能只能是由温度来决定，即理想气体的内能是温度的单值函数。内能不同于机械能，机械能是物体机械运动状态或力学状态的函数。比如静止在地面上的物体，其机械能为零，但其内能并不为零。内能与物体中全部分子的微观运动相联系，机械能与物体整体的宏观运动相联系。内能和机械能是不同形式的能量，它们可以相互转化。2难点释疑对平衡态的理解是本章的一个难点。平衡态是指热力学系统在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。在平衡态中，表征气体状态的一组参量（P、V、T）具有确定的值。如果不受外界影响，那么不论多长时间，这些参量都将保持不变。系统内部也不会有诸如扩散、导热、电离或化学反应等宏观过程发生。但从微观上看，气体处于平衡态时，组成系统的分子仍将永不停息地作无规则热运动，但分子运动的平均效果不随时间变化，具体表现为宏观上的密度、温度和压强处处均匀，因此平衡态也被称为热动平衡。

热力学系统的平衡态与力学中的平衡是两个完全不同的概念。力学中的平衡是指系统所受合外力为零的状态，而热力学中的平衡态指系统的宏观性质不随时间变化的状态，或者说是系统的状态参量具有确定的量值的状态。所以，它们的物理意义是截然不同的。平衡态是一个理想概念。实际上，容器中的气体总会不可避免地与外界发生程度不同的能量和物质交换，理想化了的完全不受外界影响的平衡态是难以存在的。平衡态只是当气体的变化很微小，以致可以忽略不计时，可以近似地看成一个理想状态。对气体分子速率分布律的理解是本章的另一个难点。气体分子速率分布律是气体分子热运动的速率所服从的统计规律。某时刻各个分子的速率大小不同，且具有偶然性，但由大量分子组成的系统处于平衡态时，却表现出统计规律性。气体分子速率分布律的应用是有条件的，它只适用大量分子组成的处于平衡态的系统，对由少数分子组成的系统或处于非平衡态的系统，该定律不成立。由于气体分子热运动的无规则性，不可能给出某个分子速率的精确值，而只能说它在某个速率区间内的分子数占总分子数的比率。气体分子速率分布函数的归一化条件是指分子在整个速度区间的概率总和应等于1，即分子的速率必然处于这一速率区间。

7.5习题解答7.1 一定量的理想气体可以：保持压强和温度不变同时减小体积；保持体积和温度不变同时增大压强；保持体积不变同时增大压强降低温度；保持温度不变同时增大体积降低压强。解 由理想气体物态方程可知正确答案选D。7.2 设某理想气体体积为V，压强为P，温度为T，每个分子的质量为，玻尔兹曼常数为k，则该气体的分子总数可以表示为A B C D 解 由理想气体物态方程可得气体的分子总数可以表示为，故答案选C。7.3 关于温度的意义，有下列几种说法：（1）气体的温度是分子平均平动动能的量度；（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义；（3）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同；（4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度；上述说法中正确的是：（A） 1 、（2）、（4）.（B） 1 、（2）、（3）.（C） 2 、（3）、（4）.（D） 1 、（3）、（4）.解 理想气体温度公式给出了温度与分子平均平动动能的关系，表明温度是气体分子的平均平动动能的量度。平均平动动能温度越高，分子的平均平动动能越大，分子热运动越剧烈。因此，温度反映的是气体分子无规则热运动的剧烈程度。